Hubble opdager, at aldrende brune dværge vokser ensomme

Det kræver to til tango, men i tilfælde af brune dværge, der engang blev parret som binære systemer, varer det forhold ikke ret længe, ​​ifølge en nylig undersøgelse fra NASAs Hubble-rumteleskop.

Brune dværge er interstellare objekter, der er større end Jupiter, men mindre end stjernerne med den laveste masse. De er født som stjerner – ud af en sky af gas og støv, der kollapser – men har ikke masse nok til at opretholde fusionen af ​​brint som en normal stjerne.

Astronomer, der bruger Hubble, bekræfter, at ledsagere er ekstremt sjældne omkring de laveste og koldeste brune dværge. Hubble kan detektere binære filer så tæt på hinanden som en adskillelse på 300 millioner miles - den omtrentlige adskillelse mellem vores sol og asteroidebæltet.

Men de fandt ingen binære par i en prøve af brune dværge i solområdet. Dette indebærer, at et binært par dværge er så svagt forbundet af tyngdekraften, at de glider fra hinanden over et par hundrede millioner år på grund af træk fra forbipasserende stjerner.

"Vores undersøgelse bekræfter, at vidt adskilte ledsagere er ekstremt sjældne blandt de laveste og koldeste isolerede brune dværge, selvom binære brune dværge observeres i yngre aldre. Dette tyder på, at sådanne systemer ikke overlever over tid," sagde hovedforfatter Clémence Fontanive fra Trottier Institute for Research on Exoplanets, Université de Montréal, Canada.

I en lignende undersøgelse, Fontanive udførte for et par år siden, så Hubble på ekstremt unge brune dværge, og nogle havde binære ledsagere, hvilket bekræftede, at stjernedannende mekanismer producerer binære par blandt brune dværge med lav masse. Manglen på binære ledsagere for ældre brune dværge tyder på, at nogle måske er startet som binære dværge, men er gået fra hinanden med tiden.

De nye Hubble-resultater, offentliggjort i The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , understøtter yderligere teorien om, at brune dværge er født på samme måde som stjerner gennem gravitationssammenbrud af en sky af molekylært brint. Forskellen er, at de ikke har nok masse til at opretholde nuklear fusion af brint til at generere energi, hvorimod stjerner har.

Mere end halvdelen af ​​stjernerne i vores galakse har en ledsagerstjerne, der er et resultat af disse dannelsesprocesser, med mere massive stjerner, der er mere almindeligt forekommende i binære systemer. "Motivationen for undersøgelsen var i virkeligheden at se, hvor lav i massen tendenserne set blandt flere stjernesystemer holder," sagde Fontanive.

"Vores Hubble-undersøgelse tilbyder direkte beviser for, at disse binære filer, som vi observerer, når de er unge, sandsynligvis ikke vil overleve til høj alder; de vil sandsynligvis blive forstyrret. Når de er unge, er de en del af en molekylær sky, og så, når de ældes, spredes skyen, mens det sker, begynder tingene at bevæge sig rundt, og stjerner passerer forbi hinanden. Fordi brune dværge er så lette, er tyngdekraften, der binder brede binære par, meget svag, og det kan nemt komme uden om stjerner. riv disse binære filer fra hinanden," sagde Fontanive.

Holdet udvalgte en prøve af brune dværge, som tidligere er identificeret af NASAs Wide-Field Infrared Survey Explorer. Den prøvede nogle af de koldeste og laveste gamle brune dværge i solområdet. Disse gamle brune dværge er så kølige (et par hundrede grader varmere end Jupiter i de fleste tilfælde), at deres atmosfærer indeholder vanddamp, der kondenserer ud.

For at finde de sejeste ledsagere brugte holdet to forskellige nær-infrarøde filtre, et hvor kolde brune dværge er lyse og et andet, der dækker specifikke bølgelængder, hvor de virker meget svage på grund af vandabsorption i deres atmosfærer.

"Dette er det bedste observationsbevis til dato på, at brune dværgpar glider fra hinanden over tid," sagde Fontanive. "Vi kunne ikke have lavet denne form for undersøgelse og bekræftet tidligere modeller uden Hubbles skarpe syn og følsomhed."

Flere oplysninger: Clémence Fontanive et al., En HST-undersøgelse af 33 T8 til Y1 brune dværge:NIR-fotometri og mangfoldighed af de koldeste isolerede objekter, Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society (2023). DOI:10.1093/mnras/stad2870

Journaloplysninger: Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society

Leveret af NASA